Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Микромагнитоэлектроника: направление технологии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122

Направдеше перемещения

Датчик конечного положения

Ферромагаитная деталь, установленная на контролируемом обьекте

Постоянный магаит, установленный на Направление перемещения контролируемом

Датчик конечного положения

О

S N

Mas.

) б)

Рис. 5.16. Принцип работы датчиков приближения: а- с замкнутой и б-с разомкнутой магнитной

системой

Примеры технической реализации датчиков приближения

Датчики приближения на основе магниторезисторов

На рис. 5.17. показаны магнитная система датчика приближения, спроектированного по схеме рис. 5.14.6 и его выходная характеристика при использовании в качестве МЧЭ - магниторезистора типа СМ4-1. Характеристика имеет нелинейный характер. Датчик предназначен для точного контроля малых перемещений.

[И] Постоянный


Магнитный шунт

(Fe.3 X 3 мм

Магниторезистор

(

AR / R Ad = 2,5 %/мкм

,MKM -

Puc.5. 17. Датчик приближения с использованием магниторезистора типа СМ4-1: а - магнитная система;

б - выходная характеристика

Нри использовании магнитной системы, приведенной на рис. 5.17.а цепью нагрузки датчика можно управлять как непосредственно изменением сопротивления магниторезистора, так и при помощи специальных схем на транзисторах (рис. 5.18) или интегральных микросхемах (рис. 5.19).

100 i

+Un(5B) о

В


90 80 70 60 50 40 30 20 10

Рис.5. 18.Датчик приближения с использованием магниторезистора типа СМ4-1: а - электрическая схема; б - выходная характеристика

S,MM

1,0 1,5 б)




о +и„,(5В) Выход 2

Выход 1

Общий

Рис. 5.19. Принципиальная электрическая схема датчика приближения с использованием стандартной

логики и магниторезистора СМ4-1

Схема, приведенная на рис. 5.19 достаточно проста и не требует особых пояснений. При приближении к датчику магнитного шунта, установленного на объекте контроля на определенное расстояние, на выходе схемы вьщается стандартный цифровой сигнал в виде логического О или 1 . Светодиод VD1 служит для индикации состояния датчика.

Датчики приближения на основе магнитодиодов

Па рис. 5.20 в качестве примера изображена конструкция датчика приближения, выполненная с использованием магнитодиода. Эта конструкция также не требует особых пояснений.

. Ezzzza



1,0 1,5 б)

Рис. 5.20. Конструкция датчика приближения на магнитодиоде (а) и его выходная характеристика (б):1 -магнитодиод; 2- постоянный магнит; 3- магнитопровод; 4 - защитный корпус; 5 - стекстолитовая плата; 6 - выводы;? -ферромагнитная деталь

Постоянный магнит 2 (размером 2 х 2 х 10 мм) вьшолнен из феррита бария (16БА90). Магнитопровод 3 изготовлен из магнитомягкого материала в виде двух пластин толпщной 1 мм.

При отсутствии вблизи торца датчика ферромагнитной детали 7 магнитный поток, замьпсая полюсы магнита, равномерно распределяется по всему периметру и при этом на магнитодиод 1 воздействует магнитная индукция смещения порядка 80 мТл.

При приближении ферромагнитной детали 7 к торцу датчика наступает такой момент, когда происходит перераспределение направления замыкания магнитного потока. Основная часть потока, сконцентрированная пластинами магнитопровода, от торцов этих пластин по кратчайшему воздушному зазору (в котором установлен магнитодиод) замкнется через ферромагнитную деталь 7. При этом на магнитодиод будет воздействовать индукция около 100 мТл.

Сигнал от магнитодиода подается на стандартная ТТЛ-схему, которая формирует стандартный выходной сигнал в виде логического О или 1 . При отсутствии ферромагнитной детали у торца датчика на выходе формируется сигнал логической 1 , при приближении детали - логического О .

Датчик устойчиво срабатьшает при приближении ферромагнитной детали на расстояние не менее 0,4 мм в диапазоне температур от -10 до +70° С. [28]



5.1.4. Координаточувствительные магнитные датчики

В качестве координаточувствительных магнитных датчиков (КМД) могут использоваться различные преобразователи магнитного поля, имеющие соответствующую топологию МЧЭ и включенные соответствующим образом.

В качестве одного из вариантов такого датчика рассмотрим 2-х координатный датчик линейного перемещения с использованием двух магниторезисторов, схема которого приведена на рис.5.23.

управляющего магнита

Рис. 5.21. Схема двухкоординатного магнитного датчика линейного перемещения с применением двух магниторезисторов.

Магниточувствительный элемент (рис. 5.21) состоит из одинаковых двух плеч (1 и 2), расположенных под прямым углом друг к другу. Управляющее магнитное поле имеет квадратную форму со стороной, равной или большей длины каждого элемента L. Каждый магниточувствительный элемент подключен к источнику тока, и через него протекает ток I. Если магнитное поле перемещается вдоль оси X, то сопротивление элемента 2 изменяется пропорционально перемещению и соответственно напряжение на его выводах изменяется пропорционально этому перемещению.

Это перемещение не вызьшает изменения сопротивления элемента 2, так как горизонтальное перемещение не меняет площади элемента, пронизьшаемую управляющим магнитным полем. Аналогично перемещение по оси Y вьвьшает пропорциональное ему изменение выходного напряжения на вьшодах элемента 2, но не изменяет напряжение на вьшоде элемента 1. [16]

При перемещении поля в любом направлении в первом квадранте на вьшодах элементов 1 и 2 возникают напряжения, пропорциональные горизонтальной и вертикальной составляющим перемещения:

(5.6)

(5.7)

Па рис. 5.22.приведена схема четьфехкоординатного датчика для регистрации перемещения в любой точке плоскости X,Y

-ВЫХ(Х)

Q Поле

управляющего

Рис. 5. 22. Схема четырехкоординатного магнитного датчика с применением магниторезисторов.

В



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122